La asombrosa química de las deflagraciones controladas
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Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de
las Ciencias
ISSN: 1697-011X
revista.eureka@uca.es
Universidad de Cádiz
España
La asombrosa química de las
deflagraciones controladas
de Prada Pérez de Azpeitia, Fernando Ignacio
La asombrosa química de las deflagraciones controladas
Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias, vol. 17, núm. 2, 2020
Universidad de Cádiz, España
Disponible en: https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=92062465009
DOI: https://doi.org/10.25267/Rev_Eureka_ensen_divulg_cienc.2020.v17.i2.2401
PDF generado a partir de XML-JATS4R por Redalyc
Proyecto académico sin fines de lucro, desarrollado bajo la iniciativa de acceso abierto
Fernando Ignacio de Prada Pérez de Azpeitia. La asombrosa química de las deflagraciones controlada...
Ciencia recreativa
La asombrosa química de las deflagraciones controladas
e amazing chemistry of controlled deflagrations
Fernando Ignacio de Prada Pérez de Azpeitia DOI: https://doi.org/10.25267/
Departamento de Física y Química. IES Las Lagunas. Rev_Eureka_ensen_divulg_cienc.2020.v17.i2.2401
Rivas. Madrid, España Redalyc: https://www.redalyc.org/articulo.oa?
pradaperez@hotmail.com id=92062465009
http://orcid.org/0000-0003-4754-0605
Recepción: 02 Febrero 2020
Revisado: 31 Marzo 2020
Aprobación: 31 Marzo 2020
Resumen:
Las deflagraciones realizadas en condiciones controladas y con pequeñas cantidades de combustibles (etanol, acetileno y polvo de
licopodio) proporcionan un fructífero recurso didáctico para que el profesorado consiga aumentar la atención del alumnado y su
interés en aprender química.
Palabras clave: Combustión, Deflagración, Explosión, Detonación, Etanol, Acetileno, Licopodio.
Abstract:
Deflagrations under controlled conditions and with small amounts of fuels (ethanol, acetylene and lycopene powder) provide a
fruitful teaching resource for the teacher to increase the attention of students and their interest in learning chemistry.
Keywords: Combustion, Eflagration, Explosion, Detonation, Ethanol, Acetylene, Lycopene.
Justificación
Creemos conveniente comenzar este trabajo con la frase “El asombro es el deseo de conocimiento”, de Santo
Tomás de Aquino (patrón de estudiantes y profesores), pues para el estudiante el asombro y la fascinación
es todo lo que suscita interés y admiración. En Química, las demostraciones que generan mayor interés y
expectación entre la mayoría de estudiantes de cualquier etapa son las relacionadas con las combustiones
y sus espectaculares efectos. Aprovechando esta buena disposición y actitud, las deflagraciones controladas
pretenden despertar la curiosidad por la química de una forma espectacular, a la vez que comprender
conceptos y principios fundamentales de la Química incluidos en el currículo de la ESO y el Bachillerato.
Las experiencias que se muestran en este artículo se caracterizan por ser fácilmente reproducibles, sencillas,
atractivas y con la ventaja de que permiten poner en práctica leyes y contenidos fundamentales de la
química, como son las leyes ponderales y volumétricas, las leyes que gobiernan el comportamiento de los
gases, la teoría cinético-molecular, las reacciones químicas, la termoquímica, la cinética química, etc. Todas
las demostraciones han sido realizadas y comprobadas en numerosas ocasiones, tanto en clase, como en
el laboratorio y en ferias científicas divulgativas, con el fin de obtener la máxima espectacularidad junto
al mayor aprovechamiento didáctico y el mínimo riesgo, siempre cumpliendo unas normas básicas, pero
imprescindibles, de seguridad (Sigmann 2018).
Combustión, deflagración y detonación
En los medios de comunicación frecuentemente se utilizan los términos explosión, detonación y deflagración
como sinónimos para narrar sucesos en los que un escape de gas ha sido el causante de graves daños materiales
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y humanos. Si bien estos procesos son consecuencia de combustiones acompañadas de diferentes efectos,
existen algunas diferencias basadas en la cinética de la reacción.
La combustión es una reacción de oxidación rápida que tiene lugar entre un combustible y un comburente,
normalmente el oxígeno presente en el aire. Es un proceso exotérmico automan-tenido y complejo, que
dependiendo de la naturaleza del combustible incluye diferentes etapas, generalmente con la presencia de
una llama. A bajas temperaturas, la oxidación de un combustible puede ocurrir tan lentamente que no es
apreciable. Al aumentar la temperatura, la velocidad de la oxidación aumenta. Cuando la temperatura es
mayor que el punto de ignición del combustible, se supera la energía de activación necesaria para que se
inicie la combustión y, se forma la llama. Así, si queremos encender una cerilla, es necesario previamente
generar calor mediante fricción, que aumentará la temperatura por encima de su temperatura de ignición e
iniciará la combustión del fósforo rojo contenido en el raspador de la caja. Si acercamos una cerilla encendida
a un combustible (butano, etanol, acetileno) su temperatura se elevará hasta el punto de ignición y los
gases arderán formando una llama. Cuando se produce un incendio y no va seguido de una explosión, se
clasifica como combustión. A los combustibles inflamables que por efecto de una energía externa (calor,
fricción, percusión) pueden liberar muy rápidamente gases y calor, junto a una onda expansiva, se denominan
explosivos, como son las sustancias deflagrantes y las detonantes (Keller 2014).
Las sustancias clasificadas como deflagrantes arden súbitamente por efecto de una fuente de ignición. Pero
cuando están confinadas en un espacio reducido, lo hacen más rápida y violentamente que los combustibles
normales, pudiendo originar un sonido estridente, zumbido o silbido. En la deflagración se forman productos
intermedios gaseosos que desprenden la energía suficiente para iniciar la descomposición y volatilización de
nuevas moléculas de combustible. La velocidad de la deflagración aumenta con el grado de confinamiento
debido a que los gases producidos no pueden escapar del volumen confinado, produciéndose más colisiones,
lo que incrementa la presión interna y, según la ley de Gay-Lussac, aumentará la temperatura. La velocidad
de un proceso de explosión por deflagración es siempre subsónica; es decir, que se propaga más lentamente
que el sonido (340 m/s a 20 ºC). La velocidad de la deflagración aumentará con la temperatura porque se
incrementa la frecuencia de los choques entre las moléculas. Se producen deflagraciones al encender una
cerilla, en los motores de combustión interna que utilizan combustibles fósiles, en armas de fuego, fuegos
artificiales y artefactos pirotécnicos (Helmenstine 2019).
Los explosivos etiquetados como detonantes se caracterizan porque su velocidad de descom-posición
depende de la velocidad a la que el material transmite la onda expansiva, en lugar de por un mecanismo más
lento como es el de transferencia de energía térmica, como sucede en las deflagraciones (Akhavan 2004).
De esta forma, la velocidad de la onda de choque generada en las detonaciones es mayor que la del sonido
(supersónica), entre 1500 m/s y 9000 m/s, producien-do un sonido similar al de una bomba que explota. En
las deflagraciones, el ruido no es tan fuerte y se alarga durante más tiempo, produciendo un silbido semejante
al de un cohete pirotécnico. Entre las sustancias clasificadas como detonantes se encuentran: trinitroglicerina
o 1,2,3-trinitrooxipropano (TNG), trinitrotolueno o 2-metil-1,3,5-trinitrobenceno (TNT), ácido pícrico
(2,4,6 trinitrofenol), azida de plomo Pb(N.). y la dinamita. Las detonaciones controladas son aprovechadas
en construcción y minería para perforación y voladura de rocas, demolición de edificios, etc. Un detonante
muy utilizado es el fulminato de plata (AgCNO), con la misma composición química que el cianato de plata
(AgOCN). Es el primer ejemplo conocido de isomería, concepto introducido por J. J. Berzelius en 1830.
Está clasificado como un explosivo primario, de contacto, muy sensible a impactos, fricción o calor, con una
velocidad media de detonación es del orden de 1700 m/s (Collins y Holloway 1978). Por esta propiedad, el
fulminato de plata se utiliza como detonador para activar cargas más grandes de explosivos secundarios menos
sensibles (pólvora de balas y proyectiles) y en la elaboración de artefactos pirotécnicos con efecto trueno,
como bombetas, pistones para pistolas de juguete y fulminantes para cigarrillos de broma.
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Las bombetas (figura 1) contienen arena fina recubierta con unos miligramos de fulminato de plata.
Al lanzarla contra el suelo, el impacto es suficiente para superar la baja energía de activación y que se
descomponga en productos estables, generando una onda de choque supersónica causante del estallido:
AgCNO(s) → CO(g) + ½ N.(g) + Ag(s) ∆H. = - 22 kJ/mol
FIGURA 1
Bombetas de fulminato de plata.
No hay una relación directa entre la energía que libera el combustible y su carácter explosivo. Así,
la combustión del carbón libera mucha más energía por gramo (4716 kJ/g o 56.592 kJ/mol) que la
nitroglicerina (o el fulminato de plata, pero al carbón no se le considera un explosivo. La diferencia consiste
en que el carbón arde lentamente, mientras que la nitroglicerina reacciona de forma casi instantánea, en
milisegundos, liberando rápidamente toda su energía y una gran cantidad de gases (Johll 2008).
Tanto las bombetas, como los pistones detonantes, son útiles didácticamente como ejemplos de reacciones
químicas que presentan una elevada velocidad de reacción, frente a otras reacciones más lentas, como la
combustión de una vela de parafina o la oxidación de un clavo de hierro. Una interesante experiencia de
laboratorio es la medida de la velocidad de la reacción de combustión de una varilla de incienso, como si fuese
una mecha de combustión lenta. Para ello, se coloca la varilla en posición horizontal y paralelamente a ella
una regla graduada. Cada minuto, se anota la distancia que avanza el frente del extremo de la varilla con la
brasa. La representación gráfica de la distancia frente al tiempo se aproxima a una línea recta, semejante a un
movimiento rectilíneo uniforme
En algunos casos en que el combustible es muy volátil e inflamable, la velocidad de combustión puede
aumentar notablemente, pudiéndose transformar en una deflagración o una detonación, dependiendo de las
condiciones existentes: concentración de gases, presión, temperatura, composición y geometría del recinto
(Pons y Grau 2001). Por ejemplo, un líquido como la gasolina, si está impregnando un algodón, arde a una
velocidad inferior a 1 cm/s; si se encuentra derramada sobre una superficie, detona; y si se encuentra en un
ambiente pobre en oxígeno, deflagra.
Deflagraciones controladas
A continuación se presentan tres deflagraciones, como son la del vapor de alcohol etílico, la del gas acetileno
y la del licopodio en suspensión. Estas demostraciones son susceptibles de ser aplicadas, con diferente grado
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de profundidad, en unidades didácticas de Química de todos los niveles. Entre los contenidos de química
propios de la ESO se encuentran implícitos los siguientes: instrumentos de laboratorio y expresión de datos
experimentales, trabajo en el laboratorio, medidas de seguridad, estados de agregación de la materia, teoría
cinético-molecular, leyes de los gases, concepto de mol, cambios químicos, interpretación de las reacciones
químicas, ajuste de ecuaciones químicas, clases de reacciones químicas, energía en las reacciones químicas,
velocidad de las reacciones químicas y factores que influyen en la velocidad de reacción. Y entre los más
específicos de bachillerato: análisis de datos experimentales, leyes ponderales y volumétricas, reacciones de
combustión y ácido-base, termodinámica y entalpía de reacción, propiedades de hidrocarburos y alcoholes,
etc.
Las competencias clave que se pretenden adquirir con estas experiencias están vinculadas a la competencia
matemática y competencias básicas en ciencia y tecnología, mediante el análisis y aplicación del método
científico a fenómenos químicos, y la competencia de aprender a aprender, potenciando el desarrollo del
pensamiento lógico de los estudiantes al interpretar fenómenos.
Primera demostración: deflagración de etanol
Actualmente el etanol ha adquirido una especial importancia para resolver problemas relacionados con el
cambio climático y la contaminación. Es un biocombustible menos contaminante, porque genera menos
monóxido de carbono, y renovable, porque procede de la fermentación y destilación de cereales ricos en
azúcares (caña de azúcar, maíz, trigo, etc.). En Europa, las gasolinas desde el año 2018 se identifican mediante
nuevos códigos, que incluyen la letra E (de etanol) rodeada por un círculo, acompañado de un número que
indica el porcentaje en volumen que lleva de este biocombustible (E5, E10 y E85). Así, por ejemplo, el código
E10 corresponde a un combustible con un 90% de gasolina y un 10% de etanol.
El alcohol etílico es un líquido incoloro que desprende vapores muy inflamables (indicación de peligro
H225), con una temperatura de ignición de 425º C y que forma mezclas explosivas con el aire a temperaturas
normales. Los límites de inflamabilidad o explosividad, expresados en % en volumen y a presión y temperatura
ambiente, oscilan entre el 3,1 % (límite inferior), por debajo de esta concentración no hay combustible
suficiente en la mezcla para que se produzca un número suficiente de colisiones que mantenga y propague
la llama, y el 27,7% (límite superior), por encima de este valor en la mezcla hay una cantidad insuficiente de
oxígeno para mantener la reacción.
Explicación del efecto. Cuando los vapores de etanol se encuentran confinados en un recipiente, como
en el interior de una botella grande de plástico, su velocidad de combustión aumenta drásticamente,
convirtiéndose en una impresionante deflagración acompañada de un espectacular silbido, como en la
demostración conocida como Whoosh Bottle (“El botellón de fuego”).
Tanto en la combustión como en la deflagración de etanol se liberan 890 kJ/mol, según la ecuación
C.H.OH(l) + 3O.(g) → 2CO.(g) + 3H.O(g) ∆H. = - 890 kJ
Materiales y reactivos. Botella de plástico (de PET o policarbonato) de 5 L o 10 L, etanol o isopropanol
(no es recomendable el metanol por su toxicidad y mayor volatilidad), mechero de tubo largo, guantes y gafas
de seguridad.
Procedimiento y tiempo. Añadir una pequeña cantidad de etanol (≈ 5 mL) en el interior de la botella de
plástico. Cerrar la botella con el tapón y agitar vigorosamente durante un par de minutos para conseguir la
mayor evaporación del alcohol etílico y aumentar la superficie de reacción con el oxígeno. Quitar el tapón y
vaciar el exceso de etanol para evitar que pueda arder la botella. Colocar la botella verticalmente en una mesa
despejada, apagar la luz de la estancia para visualizar mejor la llama, acercar al cuello de la botella la llama
del mechero y mantenerla durante unos segundos. El tiempo apropiado para esta demostración, junto a su
explicación, es de 30 min.
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Recomendación. Si se repite el experimento inmediatamente después de la demostración no se produce el
mismo efecto, debido al déficit de oxígeno en el interior de la botella. Por ello, es conveniente expulsar el
dióxido de carbono formado durante la combustión y que se vuelva a llenar de aire atmosférico, lo que se
puede conseguir llenando la botella de agua y vaciándola.
Al iniciarse la combustión de la mezcla de vapor de etanol y oxígeno del aire, se desprenden moléculas
gaseosas a elevada temperatura, que al estar confinadas escapan por el área estrecha del cuello de la botella,
originando una fulgurante combustión, acompañada de un fuerte silbido y una llamarada azulada, como se
aprecia en la figura 2 (Fortman, Rush y Stamper 1999).
Se confirma la presencia de agua si al añadir sulfato de cobre (II) anhidro al líquido formado se colorea de
azul, como resultado de la formación del sulfato e cobre (II) pentahidratado.
CuSO.(s) + 5H.O(l) → CuSO.· 5H.O(s) ∆H. = - 77 kJ/mol
Normas y precauciones de seguridad. Es importante recordar retirar el exceso de etanol después de agitar la
botella para que después de la deflagración no arda y queme la botella o produzca salpicaduras. No utilizar
botellas de vidrio ni de plástico que estén agrietadas o deterioradas. Es recomendable utilizar un mechero de
tubo largo, unos guantes y unas gafas de seguridad o una máscara de protección facial. Disponer cerca de la
botella de un pequeño extintor o de una manta ignifuga. Guardar un perímetro mínimo de seguridad de 1,5
m alrededor de la botella para ver o grabar la demostración.
Sugerencia. Como experiencia alternativa, si colocamos la botella tumbada en posición horizontal, el etanol
al reaccionar con el oxígeno libera productos gaseosos y a elevada temperatura, que salen expulsados por el
cuello de la botella con una gran fuerza. Según la ley de Newton, esta fuerza de acción va acompañada de una
fuerza del mismo valor y dirección, pero sentido opuesto. Como consecuencia, de inmediato la botella sale
despedida en sentido contrario por la propulsión que ejerce la fuerza de reacción (figura 3), como si de un
cohete se tratase (Campbell y DeWees 2001).
FIGURA 2
Fogonazo azulado de etanol
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FIGURA 3
Efecto propulsivo de la deflagación del etanol.
En el enlace https://youtu.be/QfQVFJoibzY, se puede observar a cámara lenta la deflagración del etanol
en una botella colocada horizontalmente, grabado por el autor.
Este mismo efecto es utilizado en los aviones a reacción y para poner en órbita los cohetes espaciales.
La Agencia Espacial Europea (ESA) dispone para los docentes una ficha didáctica (teach with space–mini-
whoosh bottle|C01a) en http://www.esa.int/education.
Como complemento a la demostración, si una vez producida la combustión en posición vertical, se coloca
rápidamente la palma de la mano sobre el cuello de la botella, se produce una succión que permite levantar
lentamente la mano abierta junto con la botella, resultado del vacío creado en su interior.
Ampliación. Para determinar experimentalmente la velocidad de combustión del etanol sin confinar se
debe medir la masa del reactivo durante el transcurso de la reacción a intervalos regulares de tiempo. Es posible
hacerlo de una forma sencilla con una balanza digital y un cronómetro. Para ello basta con colocar una cápsula
de porcelana con 10 mL de etanol, sobre un soporte de corcho como aislante térmico, encima de la balanza
(figura 4). Con la llama de un mechero se inicia la combustión y se pulsa la tecla tara, tomando datos de masa
y de tiempo. La balanza indicará directamente la masa que ha reaccionado, que se anota cada 10 s hasta que
se extinga la llama (figura 4). La gráfica masa-tiempo que se obtiene se ajusta a una línea recta cuya pendiente
nos indica el valor de la velocidad media de combustión del etanol, aproximadamente 0,4 g/s (8,7· 10-3 mol/
s). Con este método se pueden comparar velocidades de reacción empleando otros combustibles (acetona,
dietil éter, etc.). El tiempo adecuado para esta experiencia es de una sesión de unos 50 min.
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FIGURA 4
Determinación de la velocidad de combustión del etanol.
Segunda demostración: síntesis y deflagración del acetileno
El alquino más sencillo es el acetileno o etino (C.H.), un gas incoloro e inodoro, altamente inflamable,
con una densidad de 1,11 kg/m., un poco menor que la del aire. En la industria quími-ca se emplea para
sintetizar numerosos productos orgánicos y para producir plásticos, como polietileno. Antiguamente, el
acetileno se utilizaba en las lámparas de carburo como fuente de iluminación en diversos sectores, como
en minería y espeleología. Actualmente, se emplea en equipos de soldadura (soplete autógeno) y corte de
metales (oxicorte) dado las elevadas temperaturas, más de 3000 ºC, que se alcanzan durante las combustiones
de mezclas de oxígeno y acetileno. Esta característica es aprovechada por los ladrones para reventar cajas
de seguridad, fundiendo la estructura de acero. Los delincuentes también aprovechan otra propiedad, la
de formar mezclas explosivas con el oxígeno, para explotar cajeros automáticos y apropiarse del dinero,
introduciendo este gas en su interior y haciendo saltar una chispa mediante cables conectados a una batería
de coche.
En el laboratorio, el acetileno puede obtener de forma sencilla mediante la reacción del carburo de calcio
con agua. Durante el proceso, además de desprenderse 129 kJ/mol, se expele un fuerte olor a ajo debido a
trazas de impurezas que contiene, como fosfuro de calcio, que genera pequeñas cantidades de gas fosfano
(PH.).
CaC.(s) + 2 H.O(l) → C.H.(g) + Ca(OH).(ac) ∆H. = - 129 kJ/mol
Materiales y reactivos. Botella de plástico de refresco (1 L o 1,5 L), destornillador, pañuelo de tela, mechero
de tubo largo, pequeña piedra de carburo de calcio y agua.
Procedimiento y tiempo. Con la punta de un pequeño destornillador, realizar un agujero en la parte media
de la botella de plástico. Añadir 100 mL de agua a la botella. Agregar un pequeño trozo de carburo de calcio
para iniciar la reacción y rápidamente tapar la botella con un pañuelo de tela, a modo de tapón, con el
fin de confinar los gases que se desprenden y que aumente la presión. Acercar la llama de un mechero al
orificio realizado en la botella, utilizando guantes, cascos o protección auditiva y pantalla facial de seguridad.
Establecer un perímetro de seguridad de varios metros sobre la botella. El tiempo conveniente para realizar
esta deflagración es de unos 15 min.
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La espectacular deflagración que tiene lugar es consecuencia de la rápida combustión del hidrocarburo
acetilénico. Los productos gaseosos generados a elevada temperatura en el interior de la botella producen
una sobrepresión que hace saltar el pañuelo por el aire (figura 5), como se pue-de observar en el enlace de la
grabación de la deflagración del acetileno realizada en el laboratorio (https://youtu.be/jMHI3CaOG9I).
Como alternativa, se puede sustituir la botella de plástico por una lata metálica a la que se le realiza un
pequeño agujero de 0,5 cm de diámetro en un lateral (Roesky y Mockel 1996). En este caso lo que salta por
el aire es la tapa de la lata metálica, por lo que hay que esperar un momento antes de cogerla con la mano
para no quemarse.
FIGURA 5
Obtención y deflagración de acetileno en botella.
Explicación del efecto. El acetileno forma mezclas explosivas con el aire cuando su concentración se
encuentra entre el límite inferior del 2% y el límite superior del 82 % (en volumen), o si se le comprime, por lo
que se almacena disuelto en acetona para estabilizarlo. La combustión completa del acetileno es una reacción
muy exotérmica, desprendiéndose 1250 kJ por cada mol. Dependiendo de la temperatura y de la proporción
de oxígeno, la combustión puede ser incompleta, generándose subproductos como monóxido de carbono y/
o partículas sólidas de carbono negro (hollín).
C.H.(g) + 5/2O.(g) → 2CO.(g) + H.O(g) ∆H. = - 1250 kJ/mol
C.H.(g) + 3/2O.(g) → 2CO(g) + H.O(g) ∆H. = - 733 kJ/mol
C.H.(g) + ½O.(g) → 2C(s) + H.O(g) ∆H. = - 512 kJ/mol
Ampliación. Una variante del experimento consiste en introducir un pequeño trozo de carburo de calcio
en el interior de un globo y ajustarlo a la boca de un pequeño matraz Erlenmeyer que contenga 50 mL de agua,
y unas gotas de fenolaleína para identificar el hidróxido de calcio formado. Al dejar caer el CaC. dentro
del matraz, el acetileno generado llenará el globo. Una vez inflado, se estrangula, retira y se le hace un nudo.
Sujeto con unas pinzas metálicas se aproxima el globo a la llama de un mechero Bunsen para producir su
deflagración (figura 6). El tiempo para desarrollar la síntesis y deflagración del etino es de unos 30 min.
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FIGURA 6
Síntesis y deflagración del acetileno en globo
Normas y precauciones de seguridad. Utilizar guantes de seguridad y una pantalla facial protectora.
Establecer un perímetro de seguridad de 2m por si salta algún resto del globo. En ocasiones, debido a los gases
generados en la pequeña explosión, la llama del mechero se apaga, por lo que no hay que olvidar cerciorarse de
cerrar la llave de gas del mechero Bunsen al final de la experiencia. Es recomendable tener a mano un pequeño
extintor o manta ignífuga por si fuera necesario.
Tercera demostración: deflagración de licopodio
El licopodio es un polvo amarillo, que por su parecido al azufre se le denomina azufre vegetal, obtenido a
partir del helecho lycopodio clavatum. El licopodio se utiliza para combatir las irritaciones de pieles delicadas
por su tacto suave, como laxante y diurético Sus hojas presentan unas esporas que contienen sustancias
químicas combustibles (aceites grasos, glúcidos, resinas, etc.), por esta razón se ha utilizado en la fabricación de
productos pirotécnicos y en espectáculos de magia para crear espectaculares llamaradas. El polvo de licopodio
colocado sobre una cápsula de porcelana no arde al acercar una llama. Sin embargo, si lo dispersamos sobre
la llama de un mechero Bunsen con un fuelle, o soplando, se produce una espectacular llamarada (figura 7).
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FIGURA 7
Llamaradas de licopodio
Explicación del efecto. El fogonazo se debe a que el polvo de los combustibles sólidos, cuando se encuentra
en suspensión en el aire, presenta una gran superficie específica. Cuanto mayor sea la superficie de contacto
entre las moléculas de los reactivos, en este caso entre el combustible que contiene el polvo de licopodio y
el oxígeno del aire, mayor es la probabilidad de aumentar el núme-ro de choques eficaces, y de acuerdo a la
teoría de colisiones, mayor será la velocidad con la que se produce la combustión.
En el caso de que la combustión del licopodio pulverizado y dispersado se produzca en un recipiente
cerrado, los gases formados a elevada temperatura, aumentan la presión en el interior del recipiente (Ley
de Gay-Lussac) y, como resultado, se produce una deflagración. En la siguiente experiencia, se ejemplifica
el peligro de las atmósferas cargadas de polvo combustible (minas de carbón, silos para almacenar granos,
fábricas de azúcar y harina, etc.) cuando se produce una chispa (Shakhashiri 1983). Para evitar las
explosiones de polvo combustible en instalaciones industriales se utilizan humidificadores, extractores de
polvo y detectores de CO, que detectan la emisión inicial de monóxido de carbono producida antes de la
autocombustión (De Gea 2007).
Materiales y reactivos. Bote metálico con tapa, licopodio en polvo, vela pequeña, embudo, tubo de plástico,
tapón, mechero de tubo largo, pajita larga (≈70 cm) de refresco, guantes y gafas de seguridad.
Procedimiento y tiempo. Preparación del recipiente metálico: realizar un agujero en la parte inferior, que se
tapará con un tapón de goma o corcho agujereado. Introducir por el tapón un tubo de plástico, que por su
extremo interior se conectará a un pequeño embudo de plástico, y por el exterior a la pajita de refresco. Situar
dentro de la lata, alejado del embudo, una pequeña vela con soporte para que se mantenga vertical (figura
8). Introducir en el embudo las esporas de licopodio con una espátula o cuchara. Encender la velita con el
mechero de tubo largo. El tiempo idóneo para realizar esta experiencia es de unos 15 min.
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FIGURA 8
Preparación del bote metálico
Para realizar el experimento, se necesita la actuación de dos personas. Mientras una tapa la lata
herméticamente y da la señal de cerrado, la otra sopla muy fuerte por la pajita. A causa de la combustión del
licopodio en suspensión se origina una deflagración acompañada de una gran llamarada que hace saltar la tapa
por el aire (figura 9). Tal como se puede comprobar en la grabación realizada durante el evento de Ciencia en
Acción celebrado en Alcoy (octubre 2019): https://youtu.be/qX1ezZNlpfs.
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FIGURA 9
Deflagración del licopodio en suspensión
Sugerencia. Un efecto semejante se obtiene utilizando azúcar en polvo (azúcar glass), leche en polvo, cacao
o harina de maíz (Lister 2002). Si la combustión se realice sin cerrar el bote, al soplar y espolvorear el licopodio
frente a la vela, se produce una gran llamarada como resultado de la combustión, pero no una deflagración
(Ford 1993).
Normas y precauciones de seguridad. Indicar al encargado de soplar por la pajita, que espere a la señal de la
que ha cerrado el bote con la tapa, para que no sople antes de tiempo. Es recomendable utilizar una pajita
larga para que haya una mayor distancia entre la llamarada de la combustión y el que sopla. Establecer un
perímetro mínimo de seguridad de 1,5 m alrededor de la lata. Después de que haya saltado del bote la tapa
hay que evitar cogerla sin guantes porque podría quemar.
Conclusiones
Las deflagraciones controladas, con sus espectaculares efectos, son una forma muy eficaz de fascinar a los
estudiantes con el fin de aumentar su interés por la química, provocar el deseo de aprender y generar
vocaciones científicas desde los primeros cursos de química. Sin ninguna duda, son las reacciones químicas
que generan más expectación entre los alumnos y las que provocan más entusiasmo.
Antes de realizarlas frente a los alumnos, los profesores deben ensayarlas previamente en el laboratorio,
y grabarlas en vídeo, para comprobar sus efectos, analizar su aprovechamiento didáctico y establecer un
protocolo de seguridad para evitar los posibles riesgos. Cuando se realicen en presencia de los alumnos,
igualmente es recomendable efectuarlas en el laboratorio para que las condiciones sean las más idóneas y
tengamos a mano todo el material necesario. El hecho de grabar las demostraciones en vídeo, permitirá al
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Proyecto académico sin fines de lucro, desarrollado bajo la iniciativa de acceso abierto 240112Fernando Ignacio de Prada Pérez de Azpeitia. La asombrosa química de las deflagraciones controlada...
docente proyectarlas para su análisis detallado a cámara lenta y aprovecharlas como ejemplos de reacciones
químicas en otros cursos y momentos.
Las dos últimas experiencias propuestas (deflagración de acetileno y licopodio) están basadas en textos
clásicos de química recreativa, no siempre bien conocidos por los docentes. Por esta razón se incluyen
estas demostraciones, con la novedad de estar enriquecidas con el aporte de sugerencias, nuevas ideas y
ampliaciones, resultado de su puesta en práctica durante años.
Las deflagraciones controladas forman parte del proyecto Fuegos Recreativos y Didácticos, expuesto y
premiado en la XX edición del certamen Ciencia en Acción, celebrado en la ciudad alicantina de Alcoy en
octubre de 2019.
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Información adicional
Para citar este artículo: De Prada Pérez de Azpeitia F. I. (2020) La asombrosa química de las deflagraciones
controladas. Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias 17(2), 2401. doi: 10.25267/
Rev_Eureka_ensen_divulg_cienc.2020.v17.i2.2401
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